Comment construire une lampe de poche à LED RVB

Ce que vous allez créer

Travailler avec des LED peut aller du simple Culotte LED aux affichages muraux matriciels couleur avancés. Ce projet examine le monde des DEL de couleur RVB adressables et leur utilisation dans des projets électroniques amusants. Dans ce tutoriel, je vais vous montrer comment construire une lampe de poche RVB où la couleur de la lumière, la luminosité et la vitesse de clignotement sont contrôlables à l'aide de molettes situées sur la lampe de poche..

Je vais vous montrer comment utiliser un Atmega Tiny85 plate-forme pour les projets compatibles Arduino à faible coût, fonctionne avec des DEL RVB adressables, lit et utilise les valeurs des molettes de potentiomètre et des commutateurs à bascule et apprend quelques conseils de base sur le travail avec des composants électroniques dans un projet hors du panneau.

Rassembler les composants et les outils

Composants

Lampe de poche
Anneau Neopixel 16 LED
3,3 V Trinket (carte mini-microcontrôleur compatible Arduino)
Trois potentiomètres à molette
Interrupteur à bascule marche / arrêt
Commutateur de mode
JST Jumper Wire
Batterie lipo
Chargeur de batterie lipo
Fil de connexion toronné de calibre 26 (rouge, noir, jaune, vert)
Un panneau de bande prototype avec revêtement de cuivre reliant les rangées
Gaine thermorétractable

Composants

Outils

Couteau de passe-temps
Percer avec un foret de 5/64 pouces
Pistolet à colle chaude et colle
Pince à dénuder pouvant dénuder les fils de calibre 26
Ordinateur avec Arduino IDE pour la programmation de bibelots
Câble USB A-Mâle à Mini-B (pour la programmation de bibelots)
Pince à becs pointus
Marqueur permanent à pointe fine
Fer à souder
Outil d'aide à la main
Cisailles utilitaires
Ruban électrique

Vue d'ensemble

En suivant les instructions de ce projet, vous créerez le circuit, comme indiqué dans le schéma ci-dessous, à l’intérieur du corps d’une lampe de poche et sans plaque de montage..

La théorie derrière cela est simple. Le compatible Arduino Bibelot Le conseil lira les valeurs des potentiomètres. Il utilisera ces valeurs pour manipuler la couleur, la luminosité et le clignotement de l’anneau lumineux. Le commutateur à bascule amènera une autre broche sur le bibelot haut et bas pour passer des modes de la lampe de poche du mode de changement de couleur au mode de luminosité et de clignotement..

Examinez le diagramme ci-dessous et notez comment les composants sont reliés au bibelot. Les instructions vous guideront à travers l’installation du circuit dans le corps d’une lampe de poche. Avant d'aller plus loin, prenez le chargeur lipo et commencez à charger votre batterie lipo à partir d'un port USB. Vous aurez besoin de cette charge en quelques étapes.

Schéma

Préparer le corps et le réflecteur de la lampe de poche

Pour ce projet, vous allez dépouiller l'intérieur de la lampe de poche et utiliser le corps pour héberger le projet. Dans cette étape, vous préparerez la lampe de poche pour devenir votre nouvelle création.

Préparer le corps de la lampe de poche

Dévissez la bague maintenant l’objectif transparent et le réflecteur en place. Mettez de côté l'anneau, l'objectif et le réflecteur pour la prochaine moitié de cette étape..
À l’aide de la pince à bec effilé, retirez le commutateur du côté de la lampe de poche et le ressort de la batterie de l’intérieur. Si vous avez utilisé le modèle lié ci-dessus dans la liste des composants, utilisez la pince pour pousser la languette située à l'intérieur du commutateur vers l'extérieur jusqu'à ce qu'il se desserre. Un peu de force sera nécessaire. Snip, ou soulevez, les composants métalliques de l'intérieur de la lampe de poche jusqu'à ce que vous avez juste le corps en plastique vide.

Placez chacun des composants sur le corps de la lampe de poche et marquez où les broches des composants traverseront le plastique avec le marqueur. La mise en page que j'ai utilisée ressemblait aux images ci-dessous.

Percer les trous dans le corps pour permettre le passage des broches
Découpez le trou de l'interrupteur à bascule à l'aide du couteau hobby. L’interrupteur que j’utilisais avait un aileron sur un côté et je devais inciser le cercle pour l’accommoder. Ne correspond pas encore aux pièces. Vous aurez à souder avant de l'assembler.

Préparez le réflecteur

Centrer l'anneau de LED sur le bord du réflecteur
Marquez l'emplacement du DANS, VCC, et GND broches sur le bord du réflecteur à l'aide du marqueur
Percez un trou dans la coupe du réflecteur pour permettre à un fil de passer à travers l’anneau lumineux. Ignorer le quatrième trou dans le réflecteur. Je me suis un peu emporté. Vous aurez seulement besoin des trois mentionnés ci-dessus.

Réflecteur préparé

Souder les fils sur les composants

Chacun des composants aura besoin de fils de connexion attachés. Diverses techniques peuvent être utilisées pour connecter le fil toronné aux broches des composants et les unes aux autres. Voici quelques astuces:

Avant de souder un fil toronné à une broche, étamez le fil en appliquant d'abord une légère couche de soudure sur le fil
Utilisez un outil pour aider à tenir le fil et les composants ensemble afin que vous puissiez tenir la brasure et le fer entre vos deux autres mains
Lorsque vous utilisez un outil d'aide à la main pour maintenir le fil pince le fil à un pouce ou deux du point de soudure ou la chaleur de la soudure rendra le revêtement de PVC souple et vous pouvez obtenir des marques de serrage ou même des trous dans le fil
Utilisez des tubes thermorétractables partout où vous le pouvez pour couvrir les épissures et les connexions. Cela permettra d'éviter les courts-circuits accidentels et agira comme un soulagement de tension
N'appliquez PAS de tube thermorétractable sur les fils avant de les passer dans le corps de la lampe de poche, sinon ils ne rentreront pas. Dénuder la tubulure est plus difficile que vous ne l'imaginez, alors planifiez à l'avance
Utilisez un briquet ou un pistolet thermique pour rétrécir la tubulure (le moment venu)

Un bon outil d'aide à la main est indispensable pour les projets dans lesquels vous allez assembler et souder des composants sans utiliser de carte de prototypage. Je recommande vivement la troisième main SparkFun car elle est stable et facile à utiliser. Vous pouvez également choisir de le construire vous-même en vous basant sur le lien Instructable de la page du produit, si vous le souhaitez..

Potentiomètres

Couper trois longueurs de 4 "de fil noir, rouge et jaune chacune et dénuder 1/4" de l'extrémité
Souder les fils rouge, jaune et noir sur le potentiomètre à molette, où rouge et noir représentent respectivement la tension et la masse. Les résistances ne sont pas polarisées, peu importe la broche et la masse, mais soyez cohérent
Souder le fil jaune sur la broche de sortie du potentiomètre, la broche centrale de la pièce indiquée ci-dessus. Ce fil transmettra la tension ajustée à une broche analogique du bibelot afin qu’il puisse lire la valeur au fur et à mesure que vous le modifiez.

Interrupteur à bascule

Couper, dénuder et souder un fil rouge de 4 "à une bride de l'interrupteur à bascule. L'interrupteur à bascule interrompt la tension fournie par la batterie. Dans de nombreux composants, il est utile de se connecter à la terre en premier lors de la mise sous tension.
Couper le fil de liaison JST en deux et ranger le bout mâle. Vous ne l'utiliserez pas pour ce projet
Séparez les fils rouge et noir du cavalier JST avec la prise femelle JST de manière à disposer de deux pouces environ.
Souder le fil rouge du cavalier JST femelle à l'autre bride de l'interrupteur à bascule

Anneau de LED

Couper et dénuder une longueur de 4 "de fil rouge, noir et vert
Souder les fils rouge et noir à la VCC et GND des trous dans l’anneau lumineux à l’arrière, de sorte que les fils s’étendent à l’arrière de l’anneau
Souder le fil vert au DANS trou à l'arrière
Passez les fils dans les trous du réflecteur
Assurez-vous que l’anneau à LED est centré sur le réflecteur et placez une goutte de colle chaude à l’arrière du réflecteur à l’endroit où les fils traversent pour maintenir les fils et ensuite l’anneau à LED en place.

Interrupteur à bascule

Couper et dénuder une longueur de 4 "de fil rouge
Souder le fil rouge à une broche de l'interrupteur à bascule
Couper et dénuder une longueur de 2 "de fil noir
Souder le fil noir à l'autre broche de l'interrupteur

Attachez les composants à la lampe de poche

Avant de souder les composants au bijou, les fils doivent être acheminés à travers la paroi de la lampe torche. Suivez les étapes ci-dessous pour attacher tous les composants au corps de la lampe de poche.

Enfiler doucement les fils du potentiomètre dans les orifices de la lampe de poche en tirant les fils hors de la bouche

Placez une petite goutte de colle chaude sur la face inférieure du potentiomètre et appuyez fermement contre le corps de la lampe de poche.
Répétez l'opération pour les trois potentiomètres
Utilisez le même processus pour placer l'interrupteur à bascule sur le corps
Faites passer les fils de l’interrupteur à bascule dans le trou que vous avez coupé et appuyez sur l’interrupteur pour le mettre en place.

Composants attachés

Assemblage complet à souder

Interrupteur à bascule

L’interrupteur à bascule va connecter l’alimentation 3,3 V à une broche du bibelot réglée sur le mode INPUT. Lorsque l'électricité est autorisée à circuler, la broche sera enregistrée comme étant HIGH et le programme changera le mode de fonctionnement de la lampe de poche. La résistance connecte la broche du bijou à la terre pour tirer vers le bas la broche de sorte qu'il ne capte pas les changements de tension transitoires et décide de prendre de manière aléatoire haute.

Souder une résistance au fil noir de l'interrupteur à bascule. Si vous vous sentez aventureux, vous pouvez utiliser le style de la NASA, mais j’ai trouvé qu’une épissure droite fonctionnait parfaitement.
Faites glisser le tube thermorétractable sur la résistance et le fil. Cela servira à recouvrir l’épissure de la résistance, la résistance et l’épissure à l’autre extrémité de la résistance afin qu’une pièce de deux pouces puisse faire l'affaire. Utilisez une taille de tube qui glisse sur deux fils ensemble. Vous verrez pourquoi dans les prochaines étapes
Couper et dénuder une section de 3 "de fil vert et de fil noir
Twist une extrémité du fil vert et noir ensemble et étain avec de la soudure
Souder l'autre extrémité de la résistance aux fils étamés vert et noir que vous venez de préparer. Cela fera une connexion en Y
Faites glisser le tube thermorétractable sur la résistance et l’épissure en Y
Agitez doucement une flamme sous le tube jusqu'à ce qu'elle se rétracte. Veillez à ne pas brûler le tube ou le revêtement en PVC du fil. Ça sent mauvais et les vapeurs ne sont pas bonnes. Ne me demande pas comment je sais

Puissance non régulée

Bien qu'avoir une puissance non régulée semble vraiment excitant, ce n'est pas bon pour l'électronique. L'anneau de diodes et le bibelot peuvent accepter la tension brute de la batterie provenant du commutateur, mais le reste doit être régulé à 3,3 V par le régulateur de tension intégré du bibelot. Les étapes ci-dessous vous montrent comment assembler les câbles d'alimentation non régulés..

Glissez une section de 1 "de tube thermorétractable qui couvrira deux largeurs de fil sur le fil rouge du commutateur à bascule
Couper et dénuder une section de 3 "de fil rouge
Tournez l'extrémité du fil rouge du commutateur à bascule avec le fil rouge que vous venez de couper et étamez-les avec de la soudure. Le fil lâche ira au bibelot éventuellement
Splice la jonction deux fils que vous venez de faire avec le fil rouge de la bague LED
Glisser le tube sur l'épissure et le rétrécir soigneusement
Souder le fil rouge lâche de cette épissure en Y dans le CHAUVE SOURIS+ trou sur le bibelot. Lorsque vous faites cela, glissez la pointe du fil dans le bibelot par le bas. Laissez un peu d’espace entre le tableau et le revêtement en PVC du fil. Si vous appuyez fermement le revêtement de PVC sur le dos du bibelot, vous risquez de le faire fondre dans votre joint. Encore une fois, ne demandez pas

Puissance régulée

Il devrait rester quatre fils d’alimentation pendants à la gueule de la lampe torche. Ceux-ci auront besoin de puissance régulée.

Couper et dénuder une section de 4 "de fil rouge
Souder un bout à la 3V trou sur le bibelot
Coupez une rangée de la planche de prototypes en vous assurant que la rangée est connectée avec un revêtement en cuivre. Une paire de cisailles lourde fera le travail rapide de la planche proto.

Couper un morceau de 5 trous de la bande de proto
Souder le fil rouge du bibelot dans le premier trou de la carte proto. Passez le fil à l'arrière pour souder l'extrémité métallique au cuivre de la carte
Souder les 4 fils rouges restants à la bande de prototypage. Assurez-vous de les démêler et de les router soigneusement avant de les souder
Enroulez le fil et la bande dénudés dans du ruban isolant pour éviter tout court-circuit à ce bus d'alimentation lorsqu'il est poussé dans le corps de la lampe de poche

Bus terrestre

Il y aura 6 fils de masse noirs de la lampe de poche. Ceux-ci doivent être mis à la terre avec le bibelot.

Couper un morceau de sept trous de la bande de proto
Couper et dénuder un fil noir de 4 "
Souder le fil à la GND trou sur le bibelot similaire à la façon dont vous soudez le fil rouge
Souder les 6 autres fils noirs au bus de masse
Couvrir avec du ruban électrique

Le signal mène au bibelot

À ce stade, vous devriez vous retrouver avec deux fils verts (un de l’anneau des voyants) et trois fils jaunes. Les fils verts sont des connexions numériques pour la commande de données à anneau LED et le commutateur HIGH / LOW. Les fils jaunes sont le niveau de tension analogique du potentiomètre que le bibelot va analogRead (). Les étapes ci-dessous décrivent où les connecter.

Souder le fil vert de l’anneau lumineux au #1 trou sur le bibelot
Souder le fil vert de l’épissure de l’interrupteur à bascule au # 0 trou sur le bibelot
Souder le fil jaune du potentiomètre que vous désignez pour contrôler la valeur de la couleur rouge sur le # 2 trou sur le bibelot. Dans ma construction, c’était le potentiomètre le plus à gauche. Je configure les contrôles rouge, vert et bleu de gauche à droite
Souder le fil jaune du potentiomètre de commande vert à la # 3 trou sur le bibelot
Souder le fil jaune du potentiomètre de commande bleu à la # 4 trou sur le bibelot

Nid de rats

Tous les fils doivent maintenant être soudés et pris en compte. Avant de mettre le lot dans la lampe de poche, programmez le bibelot et testez-le..

Programmer le bibelot

Le Trinket est similaire à la famille de cartes Arduino car il utilise une puce Atmel, en particulier la carte ATtiny85. C’est une puce plus petite que celle utilisée par les cousins de la grande carte Arduino, mais qui reste assez puissante.

Pour réduire le coût à quelque chose qui pourrait être soudé dans un projet et laissé, le fabricant a omis certaines des pièces les plus chères qui couvrent le coût dans quelque chose comme un Arduino Uno. Pour cette raison, quelques étapes supplémentaires sont nécessaires pour programmer le bibelot. Heureusement, il existe un excellent tutoriel sur la configuration de votre IDE Arduino existant ou l’installation d’un préfixé version. Suivez les instructions du didacticiel et placez l’exemple d’illustration sur le bibelot. Assurez-vous que vous êtes en mesure de placer un croquis sur votre bibelot avant de poursuivre..

Une fois que vous avez réussi à placer une esquisse sur la bijou, ouvrez le rgbflashlight esquisse qui est dans le Zip *: français package avec ce tutoriel. Vous pouvez également le trouver et le dernier diagramme de Fritzing dans le référentiel ggub de rgbflashlight..

Notez que les goupilles définies dans l'esquisse pour les goupilles rouge, verte et bleue ne sont pas identiques aux trous d'écran en soie auxquels les fils ont été soudés. Ceci est certainement déroutant, mais si vous vous référez au didacticiel sur la programmation du bibelot et lisez les petits caractères, vous verrez que le analogiqueRead La fonction sur la plate-forme Trinket numérote différemment les broches analogiques. Ne me demandez pas combien de temps j'ai perdu avant de trouver ce petit bijou.

Mise sous tension et test

Vous êtes maintenant prêt à connecter l'alimentation de la batterie et à tester l'assemblage..

Débranchez le câble USB de programmation
Assurez-vous que l'interrupteur à bascule est en position d'arrêt
Connectez votre batterie lipo au connecteur JST de votre projet
Basculez l'interrupteur à bascule en position marche

Ce qui se passera ensuite dépendra de l’orientation des potentiomètres et de l’interrupteur à bascule. Après quelques secondes, les lumières devraient s'allumer. Les deux types de comportement auxquels vous devez vous attendre sont les suivants:

Interrupteur à bascule ouvert (pas de courant): Dans ce mode, les molettes contrôlent les niveaux de saturation rouge, vert et bleu en les tournant. Essayez-les.

Interrupteur à bascule fermé (courant passant, la broche est HAUTE): Dans ce mode, le cadran qui contrôle la couleur rouge dans l’autre mode contrôle désormais la luminosité de l’anneau lumineux. Il devient très lumineux. Le cadran vert contrôle la vitesse de clignotement de la sonnerie. Amusez-vous avec ça.

Maintenant que vous avez confirmé que tout fonctionne, il est temps de le mettre ensemble.

Assemblez la lampe de poche

Assurez-vous que l'interrupteur à bascule est éteint avant de commencer.

Soigneusement plier les fils dans un paquet et les glisser dans le corps de la lampe de poche. Assurez-vous qu'il n'y a pas de contact involontaire avec le fil exposé. Si vous avez utilisé la gaine thermorétractable et le ruban isolant comme suggéré, vous ne devriez pas vous inquiéter.
Faites ensuite glisser la batterie dans le corps de la lampe de manière à pouvoir sortir facilement pour la recharger.
Placez l’anneau lumineux et le réflecteur dans l’embouchure de la lampe de poche et couvrez-les de l’objectif et de l’anneau.
Tenez fermement l’objectif contre l’anneau lumineux et tournez-le délicatement. En appuyant sur la lentille, vous empêchez l’anneau lumineux à LED de tourner et d’enchevêtrer les fils à l’intérieur de la lampe torche. L’anneau de la lampe de poche ne se fermera pas complètement à cause de l’espace entre l’anneau lumineux et le réflecteur. Serrer doucement.

Résumé

Ce tutoriel vous a montré comment construire une lampe de poche haute technologie fonctionnant sur une batterie au lithium ionique et pouvant briller dans toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. En plus de cela, les enfants ne peuvent pas garder leurs mains, bien au moins les miens ne peuvent pas.

Plus important encore, vous avez développé vos compétences en travaillant avec des composants électroniques basés sur Arduino. Vous avez appris à utiliser un Atmega Tiny85 Trinket à base de projets compatibles Arduino à faible coût. Vous avez travaillé avec des LED RVB adressables et lu les valeurs des molettes de potentiomètre et des commutateurs à bascule pour contrôler les couleurs, la luminosité et le taux de clignotement des lumières..

Vous avez également obtenu quelques conseils et une certaine expérience de la construction d'un projet dans un cas non standard. L’effet spécial clignotement est probablement l’effet le plus simple que l’on puisse obtenir avec l’anneau à LED, alors n'hésitez pas à explorer le code du bibelot et à voir quels autres effets spéciaux vous pouvez créer.

Compétences informatiques